KR20240009987A

KR20240009987A - 다이내믹 레인지를 감소시키기 위한 대역 제거를 위한 주파수 변조 추적

Info

Publication number: KR20240009987A
Application number: KR1020237043282A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 어거스트 아서 하콜라
Original assignee: 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2022-05-12
Publication date: 2024-01-23
Also published as: US20240031207A1; US20220376961A1; US11700157B2; US11258643B1; JP2024521090A; WO2022245626A1

Abstract

수신된 라디오 주파수 신호의 다이내믹 레인지를 감소시키기 위한 방법은 수신된 라디오 주파수 신호의 동위상 성분 및 수신된 라디오 주파수 신호의 직교 성분에 대응하는 디지털 IQ 신호들을 수신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 디지털 IQ 신호들을 복조하여 순간 주파수 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 수신된 라디오 주파수 신호의 목표 주파수 대역에서 간섭 신호가 검출되는지에 따라 선택 가능한 필터의 중심 주파수를 선택하는 단계를 포함한다. 중심 주파수는 미리 결정된 주파수와 순간 주파수 신호를 사용하여 결정되는 추정된 중심 주파수 중에서 선택된다. 이 방법은 중심 주파수를 사용하여 구성되는 선택 가능한 필터를 사용하여 디지털 IQ 신호들을 필터링하여 출력 디지털 IQ 신호들을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

다이내믹 레인지를 감소시키기 위한 대역 제거를 위한 주파수 변조 추적

본 발명은 통신 기술에 관한 것으로, 더 상세하게는 라디오 기술을 사용하는 통신에 관한 것이다.

잡음이 많은 환경에서 라디오 수신기를 작동시키면 수신 신호에 잡음을 유입시킨다. 예시적인 라디오 응용에서, 원하는 변조된 라디오 주파수 신호는 상당한 간섭 신호(예를 들면, 목표 주파수 대역에서의 일정한 톤 또는 변조된 신호)에 의해 손상된다. 예를 들어, 라디오 수신기에 근접한 전기 모터를 작동시킨 결과 일정한 톤이 유입될 수 있거나, 상이한 통신 프로토콜을 사용하는 라디오(radio) 근처에서 라디오 수신기를 작동시키는 것에 의해 변조된 간섭 신호가 수신 신호에 유입될 수 있다. 목표 주파수 대역의 상당한 간섭 신호는 수신 신호에서 원하는 정보를 표현하는 데 필요한 다이내믹 레인지 이상으로 수신 신호의 다이내믹 레인지를 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 그 증가된 다이내믹 레인지를 갖는 수신 신호를, 예를 들면, 외부 복조기로 전송하려면 트랜시버가 더 높은 데이터 속도로 작동하거나, 더 빠른 클록 신호를 사용하거나, 원하는 정보를 복구하는 데 필요한 것보다 더 많은 정보를 통신할 필요가 있을 수 있다. 그에 따라, 수신된 라디오 주파수 신호의 다이내믹 레인지를 감소시키기 위한 기술이 요망된다.

본 발명의 적어도 일 실시예에서, 수신된 라디오 주파수 신호의 다이내믹 레인지를 감소시키기 위한 방법은 수신된 라디오 주파수 신호의 동위상 성분 및 수신된 라디오 주파수 신호의 직교 성분에 대응하는 디지털 IQ 신호들을 수신하는 단계를 포함한다. 방법은 디지털 IQ 신호들을 복조하여 순간 주파수 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 수신된 라디오 주파수 신호의 목표 주파수 대역에서 간섭 신호가 검출되는지에 따라 선택 가능한 필터의 중심 주파수를 선택하는 단계를 포함한다. 중심 주파수는 미리 결정된 주파수와 순간 주파수 신호를 사용하여 결정되는 추정된 중심 주파수 중에서 선택된다. 방법은 중심 주파수를 사용하여 구성되는 선택 가능한 필터를 사용하여 디지털 IQ 신호들을 필터링하여 출력 디지털 IQ 신호들을 생성하는 단계를 포함한다.

적어도 하나의 실시예에서, 수신기는 수신된 라디오 주파수 신호의 동위상 성분 및 수신된 라디오 주파수 신호의 직교 성분에 대응하는 디지털 IQ 신호들을 제공하도록 구성된 수신기 신호 경로를 포함한다. 수신기는 디지털 IQ 신호들에 기초하여 순간 주파수 신호를 제공하도록 구성된 복조기를 포함한다. 수신기는 디지털 IQ 신호들 및 중심 주파수에 기초하여 출력 디지털 IQ 신호들을 제공하도록 구성된 선택 가능한 필터를 포함한다. 수신기는 수신된 라디오 주파수 신호의 목표 주파수 대역에서 간섭 신호가 검출되는지에 따라 선택 가능한 필터의 중심 주파수를 선택하도록 구성된 선택 회로를 포함한다. 중심 주파수는 미리 결정된 주파수와 순간 주파수 신호를 사용하여 결정되는 추정된 중심 주파수 중에서 선택된다.

적어도 하나의 실시예에서, 프로그램 제품은 유형적 머신 판독 가능 매체에 인코딩된다. 프로그램 제품은 수신된 라디오 주파수 신호의 동위상 성분 및 수신된 라디오 주파수 신호의 직교 성분에 대응하는 디지털 IQ 신호들을 수신하고; 디지털 IQ 신호들을 복조하여 순간 주파수 신호를 생성하며; 수신된 라디오 주파수 신호의 목표 주파수 대역에서 간섭 신호가 검출되는지에 따라 선택 가능한 필터의 중심 주파수를 선택하고 - 중심 주파수는 미리 결정된 주파수와 순간 주파수 신호를 사용하여 결정되는 추정된 중심 주파수 중에서 선택됨 -; 선택 가능한 필터를 사용하여 디지털 IQ 신호들을 필터링하여 출력 디지털 신호를 생성하기 위해 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 포함한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하는 것에 의해 더 잘 이해될 수 있으며, 그의 수많은 목적들, 특징들 및 장점들이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 추적 및 제거 필터(tracking and rejection filter)를 포함하는 예시적인 수신기 신호 경로의 기능 블록 다이어그램을 예시한다.
도 2는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 수신 신호의 다이내믹 레인지를 감소시키기 위한 선택 가능한 노치 필터를 포함하는 예시적인 추적 및 제거 필터의 기능 블록 다이어그램을 예시한다.
도 3은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 선택 가능한 대역 제거 필터를 포함하는 예시적인 추적 및 제거 필터 부분의 기능 블록 다이어그램을 예시한다.
도 4는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 예시적인 추적 및 제거 필터의 감소된 샘플 레이트 부분의 기능 블록 다이어그램을 예시한다.
도 5는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 예시적인 수신기의 기능 블록 다이어그램을 예시한다.
상이한 도면들에서 동일한 참조 기호들을 사용하는 것은 유사하거나 동일한 항목들을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 예시적인 라디오 수신기는 라디오 주파수(RF) 신호를 수신하고 정보를 전달하는 하나 이상의 목표 신호 반송파 주파수(예를 들면, 하나 이상의 부반송파)를 검출한다. 저잡음 증폭기에 결합된 임피던스 매칭 네트워크를 포함할 수 있는 아날로그 프런트 엔드(102)는 안테나로부터 RF 신호를 수신하고 신호대 잡음비의 실질적인 저하 없이 RF 신호를 증폭한다. 적어도 하나의 실시예에서, 아날로그 프런트 엔드(102)는 RF 신호 주파수들을 낮은 중간 주파수로 변환하는 주파수 믹서를 포함한다. 아날로그 프런트 엔드(102)는 신호를 증폭 및 (예를 들면, 이미지 제거 필터를 사용하여) 필터링하고 동위상(I) 신호와 직교(Q) 신호(즉, IQ 신호들)를 출력으로서 제공한다. IQ 신호들은 아날로그 시간 도메인 신호들이다. 적어도 하나의 실시예에서, 아날로그 이득 회로(104)는 IQ 신호들의 증폭된 버전들을 아날로그-디지털 변환기(ADC)(106)에 제공한다. 아날로그-디지털 변환기(106)는 IQ 신호들의 그 버전들을 디지털 IQ 신호들(즉, IQ 샘플들)로 변환한다. ADC(106)의 예시적인 실시예들은 다양한 신호 변환 기법들(예를 들면, 델타-시그마(즉, 시그마-델타) 아날로그-디지털 변환)을 사용한다.

ADC(106)는 디지털 IQ 신호들을 디지털 프런트 엔드(108)에 제공하고, 디지털 프런트 엔드(108)는 디지털 수신 신호를 필터링한다. 적어도 하나의 실시예에서, 디지털 프런트 엔드(108)는 디지털 수신 신호를 필터링한 후에 디지털 수신 신호를 데시메이션한다. 원하는 대역폭에 존재하는 원하지 않는 일정한 톤이나 다른 간섭이 원하는 신호에 비해 상대적으로 클 때, 통신을 지원하는 데 필요한 다이내믹 레인지가 상대적으로 크다. 전체 신호를 외부 프로세서로 전송하는 것은 원하지 않는 일정한 톤이나 다른 간섭이 없는 경우 원하는 신호를 전송하는 것과 비교하여 필요한 비트 수를 증가시키며, 이에 의해 더 높은 클록 속도 및 필요한 것보다 더 많은 정보를 통신하는 것을 필요로 한다. 추적 및 제거 필터(110)는 해당 RF 잡음을 검출하고 간섭 신호의 중심 주파수를 추정한다. 추적 및 제거 필터(110)는 해당 RF 간섭 요인(RF interferer)을 감쇠시키기 위해 선택된 중심 주파수를 사용하여 구성되는 선택 가능한 필터(예를 들면, 노치 필터 또는 대역 제거 필터)를 포함한다. 디지털 자동 이득 제어(112)는 디지털 신호를 동적으로 증폭하여 다음 수신기단(receiver stage)(예를 들면, 외부 복조기 또는 다수의 안테나들로부터의 신호들을 결합하는 필터)에 적합한 신호 진폭들로 IQ 샘플들을 제공한다. 적어도 하나의 실시예에서, 수신기(100)는 복조를 위해 IQ 출력을 외부 프로세서(예를 들면, HD™ 라디오(HD™ Radio), 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting), 디지털 라디오 모듈(Digital Radio Module, DRM), 또는 다른 디지털 라디오 기술로도 알려진, National Radio System Coimmittee-5C를 준수하는 복조기)로 전송한다.

적어도 하나의 실시예에서, 추적 및 제거 필터(110)는 통신 채널을 통해 원하는 데이터를 송신하는 데 필요한 대역폭을 감소시킨다. 추적 및 제거 필터(110)는 수신된 신호로부터 간섭하는 일정한 톤 또는 간섭하는 변조된 신호를 감쇠시킨다. 적어도 하나의 실시예에서, 간섭하는 일정한 톤 또는 변조된 신호는 미리 결정된 주파수에서 발생하지 않으며 그러한 간섭의 위치는 변한다. 그에 따라, 추적 및 제거 필터(110)는 IQ 샘플들을 수신하고, 임의의 간섭 신호를 검출하며, 간섭 신호의 중심 주파수를 추정하고, 간섭 신호를 감쇠시켜 원하는 데이터를 수신기의 다음 스테이지로 전달 - 이는 일부 실시예들에서, 통신 채널을 통해 이루어짐 - 하는 데 필요한 대역폭을 감소시킨다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 적어도 하나의 실시예에서, 추적 및 제거 필터(110)는 디지털 프런트 엔드(108)로부터 디지털 IQ 신호들(109)(예를 들면, 샘플링된 주파수 변조(FM) 신호)를 수신한다. 추적 및 제거 필터(110)는 디지털 IQ 신호들 내의 비-변조된 신호(예를 들면, 반송파 또는 일정한 톤)를 추적하고 비-변조된 신호를 감쇠시키거나 제거하여 디지털 IQ 출력을 제공한다. CORDIC 및 FM 복조기(204)는 디지털 IQ 신호들을 수신하고, 해당 샘플들을 처리하여 순간 주파수 신호를 생성한다. 적어도 하나의 실시예에서, CORDIC 및 FM 복조기(204)는 디지털 IQ 신호들을 직교좌표 표현(Cartesian representation)으로부터 극좌표 표현(polar representation)(즉, 라디안 단위의 순간 위상 및 순간 진폭)으로 변환하고, 연속적인 복소값 기저대역 FM 샘플들에 대해 극 판별기(polar discriminator) 기법들을 사용하여 디지털 IQ 신호들의 순간 주파수 신호를 획득한다.

적어도 하나의 실시예에서, CORDIC 및 FM 복조기(204)는 복조에 전용될 수 있거나 수신기의 다른 동작들과 공유될 수 있는 CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)를 포함한다. 일반적으로, CORDIC는 곱셈기를 사용하지 않고, 삼각 함수 및 복소수 곱셈을 포함한, 계산들을 수행하는 알려진 기법들을 구현한다. CORDIC가 사용하는 유일한 연산들은 신호의 직교좌표 표현을 신호의 극좌표 표현으로 변환하고 일부 실시예들에서는 또한 신호의 극좌표 표현을 직교좌표 표현으로 변환하는 역탄젠트 함수를 구현하는 덧셈, 뺄셈, 비트 시프트 및 테이블 룩업(table-lookup) 연산들이다. 추적 및 제거 필터(110)의 다른 실시예들에서, CORDIC를 사용하는 대신에, 복소수 곱셈기는 가장 최근의 이전 디지털 IQ 신호들의 복소 공액과 현재 디지털 IQ 신호들의 복소수 곱셈을 계산한다. 다른 실시예들에서, 펌웨어를 실행하는 디지털 신호 프로세서는 극좌표 표현으로의 변환과 FM 복조를 수행한다. CORDIC 및 FM 복조기(204)는 위상을 CORDIC에 대한 입력에서의 0 Hz 신호로부터의 주파수 오프셋과 동등한 신호로 변환한다. CORDIC 및 FM 복조기(204)의 출력은 극좌표 도메인(polar domain) 신호와 동등한 오디오 신호이며 라디안 단위 Hz를 갖는다.

적어도 하나의 실시예에서, 저역 통과 필터(206)는 순간 주파수 신호 내의 잡음을 감소시키고, 샘플 레이트를 낮추어 후속 계산들에 필요한 사이클 수를 감소시킨다. 샘플 레이트를 감소시키는 것이 FM 신호들의 편차가 측정되는 정확도를 감소시키지만, 적어도 일부 실시예들에서, 해당 편차를 추적하는 데 높은 정확도가 필요하지 않다. 다른 실시예들에서, 저역 통과 필터(206)는 제외되고, 더 낮은 샘플 레이트 필터(230)의 동작들이 디지털 IQ 신호들(109)의 샘플 레이트로 발생한다.

적어도 하나의 실시예에서, 더 낮은 샘플 레이트 필터(230)는 저역 통과 필터(208)를 사용하여 더 낮은 샘플 레이트 신호를 저역 통과 필터링한다. 반송파 검출기(210)는 수신 신호에서의 간섭하는 반송파의 주파수의 표시를, 선택 회로(219)에, 제공한다. 저장 위치(218)는 나이키스트 주파수(Nyquist frequency)(즉, fs/2)에 대응하는 미리 결정된 값을 선택 회로(219)에 제공한다. 적어도 하나의 실시예에서, 차이 회로(216)는 피크 추적 필터(212)에 의해 제공되는 피크 주파수 편차(peak frequency deviation)(즉, 변조 주파수보다 높은 주파수의 최댓값)와 밸리 필터(valley filter)(214)에 의해 제공되는 밸리 주파수 편차(valley frequency deviation)(즉, 변조 주파수보다 낮은 주파수의 최솟값) 사이의 차이를 계산하는 것에 의해 생성되는 신뢰 수준을 제공한다. 더 낮은 샘플 레이트 필터(230)의 적어도 하나의 실시예에서, 피크 추적 필터(212)와 밸리 추적 필터(214)는 이중 시상수(dual-time constant) 저역 통과 필터들이다. 차이 회로(216)는 수신 신호의 주파수 편차를 나타내는, 피크 추적 필터(212)와 밸리 추적 필터(214)의 출력 사이의 차이를 나타내는 제어 신호를 출력한다. 편차가 상대적으로 큰 경우, 수신 신호는 일정한 톤 간섭 요인(constant tone interferer)을 포함할 가능성이 없다. 편차가 상대적으로 작은 경우, 수신 신호는 일정한 톤 간섭 요인을 포함할 가능성이 있다.

적어도 하나의 실시예에서, 선택 회로(219)는 미리 결정된 임계값(예를 들면, 75 Hz)을 차이 회로(216)에 의해 생성되는 제어 신호와 비교한다. 해당 제어 신호는 간섭하는 반송파 또는 간섭하는 일정한 톤이 수신 신호의 목표 주파수 대역에서 검출된다는 신뢰 수준을 나타낸다. 신뢰 수준이 미리 결정된 임계 값보다 크거나 같은 경우, 선택 회로(219)는 간섭하는 반송파의 주파수 위치의 표시를 출력 필터 중심 주파수로서 제공한다. 신뢰 수준이 미리 결정된 임계 값보다 작은 경우, 선택 회로(219)는 저장 요소(218)에 저장되어 있는 미리 결정된 주파수, 예를 들면, 나이키스트 주파수(즉, fs/2, 여기서 fs는 샘플 레이트임)를 노치 필터(224)의 중심 주파수 fc로서 제공한다.

적어도 하나의 실시예에서, 평활화 필터(220)는 선택 회로(219)의 출력을 수신하고 감소된 랜덤 변동들을 갖는 출력을 노치 필터(224)의 중심 주파수 fc로서 제공하며, 노치 필터(224)는 중심 주파수 fc를 사용하여 대응하는 노치(예를 들면, 2차 복소 노치(second order complex notch))의 중심을 해당 주파수에 둔다. 적어도 하나의 실시예에서, 노치 필터(224)는 1차 노치 필터이고, 중심 주파수 fc와 미리 결정된 노치 필터의 콘볼루션(convolution)은 감쇠되는 주파수들을 변경하는 데 사용된다. 적어도 하나의 실시예에서, 노치 필터(224)는 신호 경로에서 중심 주파수에 있는 주파수들을 감쇠시키고 필터링된 출력을 디지털 IQ 신호들(111)로서 제공한다. 도 2의 실시예에서, 노치 필터는 간섭하는 반송파가 검출되지 않은 경우에도 실행되지만, 노치는 나이키스트 주파수 fs/2에 또는 그 근처에 위치한다는 점에 유의한다. 나이키스트 주파수에 노치 필터(224)의 중심을 두는 것은 필터가 간섭이 없는 경우 디지털 IQ 신호들(111)에 실질적으로 영향을 주지 않고 디지털 IQ 신호들(109)을 처리할 수 있게 하며, 간섭이 없는 경우 노치 필터(224)를 디스에이블시키는 구현과 비교하여 디지털 IQ 신호들(111)의 불연속 부분들(예를 들면, 위상 전이 또는 다른 비선형성)의 유입을 감소시킨다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 추적 및 제거 필터(110)의 적어도 하나의 실시예에서, 간섭하는 반송파만을 검출하고 검출된 간섭하는 반송파를 감쇠시키기보다는, 추적 및 제거 필터(110)는 목표 주파수 대역에서 간섭하는 반송파 또는 간섭하는 변조된 데이터를 검출하고, 수신 신호에 대역 제거 필터를 적용하여 목표 주파수 대역에서의 간섭 신호를 감쇠시킨다. CORDIC 및 FM 복조기(304)는 디지털 IQ 신호들을 수신하고, 해당 샘플들을 처리한다. 적어도 하나의 실시예에서, CORDIC 및 FM 복조기(304)는 디지털 IQ 샘플들을 직교좌표 표현으로부터 극좌표 표현(즉, 라디안 단위의 순간 위상 및 순간 진폭)으로 변환하고, 연속적인 복소값 기저대역 FM 샘플들에 대해 극 판별기 기법들을 사용하여 샘플링된 FM 신호의 순간 주파수를 획득한다.

적어도 하나의 실시예에서, CORDIC 및 FM 복조기(304)는 복조에 전용될 수 있거나 수신기의 다른 동작들과 공유될 수 있는 CORDIC를 포함한다. CORDIC 및 FM 복조기(304)는 위상을 CORDIC에 대한 입력에서의 0 Hz 신호로부터의 주파수 오프셋과 동등한 신호로 변환한다. CORDIC 및 FM 복조기(304)의 출력은 극좌표 도메인 신호와 동등한 오디오 신호이며 라디안 단위 Hz를 갖는다. 적어도 하나의 실시예에서, 저역 통과 필터(306)는 순간 주파수 신호 내의 잡음을 감소시키고, 샘플 레이트를 낮추어 후속 처리에 필요한 사이클 수를 감소시킨다. 샘플 레이트를 감소시키는 것이 FM 신호들에서의 편차가 검출되는 정확도를 감소시키지만, 적어도 일부 실시예들에서, 해당 편차를 추적하는 데 높은 정확도가 필요하지 않다. 다른 실시예들에서, 저역 통과 필터(306)는 샘플 레이트를 감소시키지 않으며 더 낮은 샘플 레이트 필터(330)의 처리는 샘플 레이트 fs로 발생한다. 그에 따라, 노치 필터 또는 대역 제거 필터에 대한 대응하는 중심 주파수를 식별하기 위한 샘플 레이트 fs에서의 간섭 추적은 비용이 더 많이 드는 구현이다(예를 들면, 프로세서의 더 많은 사이클들을 필요로 함).

RMS 필터(308)는 디지털 IQ 신호들(109)에 대해 평균 제곱근(root-mean squared) 연산을 수행하여 수신 신호의 총 전력에 대응하는 값을 제공한다. 상부 측파대(upper sideband) 대역 통과 필터(312)는 디지털 IQ 신호들(109)의 상부 측파대에 중심을 두고 있다. RMS 필터(314)는 대역 통과 필터(312)의 출력에 대해 평균 제곱근 연산을 수행하는 것에 의해 상부 측파대 신호의 전력을 추정한다. 하부 측파대(lower sideband) 대역 통과 필터(316)는 디지털 IQ 신호들(109)의 하부 측파대에 중심을 두고 있다. RMS 필터(318)는 대역 통과 필터(316)의 출력에 대해 평균 제곱근 연산을 수행하는 것에 의해 하부 측파대 신호의 전력을 추정한다. 최소 함수 회로(320)는 하부 측파대 전력과 상부 측파대 전력의 최솟값에 대응하는 값을 목표 수신 신호의 전력의 표시로서 제공한다.

적어도 하나의 실시예에서, 더 낮은 샘플 레이트 필터(330)는 수신 신호의 총 전력에 대한 목표 수신 신호의 전력의 비율(ratio)을 계산한다. 비교기(402)는 해당 비율을 계산하고, 그 비율을 미리 결정된 필터 인에이블 임계 레벨과 비교하며, 결정 신호를 출력한다. 평활화 필터(404)는 비교기(402)에 의해 제공되는 비트들의 출력 스트림을 필터링하고 필터링된 출력 스트림을 추적 선택 백분율 필터(tracking choice percentage filter)(406)에 제공하며, 추적 선택 백분율 필터(406)는 수신 신호가 간섭 신호를 포함할 백분율 가능성(percentage likelihood)을 계산한다. 해당 백분율은 대역 제거 필터(340)의 중심 주파수를 선택하는 제어 신호 SEL을 생성하는 데 사용된다. 평활화 필터(404)에 의해 제공되는 결정 신호가 전력 비율(power ratio)이 미리 결정된 필터 인에이블 임계 레벨보다 작다는 것을 나타내는 경우, 출력 신호는 활성 신호 레벨이다(즉, 선택 가능한 대역 제거 필터를 효과적으로 인에이블시킴). 전력 비율이 미리 결정된 필터 인에이블 임계 레벨과 히스테리시스 값의 합보다 큰 경우, 출력 신호는 비활성 신호 레벨이다(즉, 대역 제거 필터를 효과적으로 디스에이블시킴). 전력 비율이 미리 결정된 필터 인에이블 임계 레벨 및 미리 결정된 필터 인에이블 임계 레벨에 히스테리시스 값을 더한 값과 동일하거나 이들 사이인 경우, 출력 신호는 그의 이전 값을 유지한다.

더 낮은 샘플 레이트 필터(330)의 적어도 하나의 실시예에서, 피크 추적 필터(408)는 FM 신호의 외부 편차(outer deviation)(즉, 변조 주파수보다 높은 주파수의 최댓값)를 추적하는 이중 시상수, 저역 통과 필터이고, 밸리 추적 필터(412)는 FM 신호의 내부 편차(inner deviation)(즉, 변조 주파수보다 낮은 주파수의 최솟값)를 추적하는 이중 시상수 저역 통과 필터이다. 저역 통과 필터(410) 및 저역 통과 필터(414)는, 제각기, 피크 추적 필터(408)의 출력에서의 잡음과 밸리 추적 필터(412)의 출력에서의 잡음을 감쇠시킨다. 중심 계산기(416)는, 예를 들면, 저역 통과 필터(410)의 주파수 출력과 저역 통과 필터(414)의 주파수 출력 사이의 차이를 계산하는 것에 의해, 간섭하는 변조된 신호의 공칭 중심 또는 반송파 주파수를 추정한다. 더 낮은 샘플 레이트 필터(330)의 적어도 하나의 실시예에서, 저역 통과 필터(410) 및 저역 통과 필터(414)의 주파수 출력들이 감소된 샘플 레이트 신호들에 관한 것이기 때문에 중심 계산기(416)는 에일리어싱(aliasing)을 고려하기 위해 래핑 계산(wrapping calculation)(즉, 순환 산술(circular arithmetic))을 사용한다. 수신 신호가 간섭 신호를 포함할 백분율 가능성이 미리 결정된 백분율(예를 들면, 80%) 미만인 경우, 선택 신호 SEL은 선택 회로(420)로 하여금 저장 요소(218)에 저장되어 있는 미리 결정된 주파수, 예를 들면, 나이키스트 주파수(즉, fs/2)를 대역 제거 필터(340)의 중심 주파수 fc로서 제공하게 한다. 이 백분율이 미리 결정된 백분율(예를 들면, 80%)보다 크거나 같은 경우, 선택 회로 SEL은 선택 회로(420)로 하여금 중심 계산기(416)에 의해 결정되는 추정된 중심 주파수를 출력 필터 중심 주파수로서 제공하게 한다.

적어도 하나의 실시예에서, 평활화 필터(422)는 선택 회로(420)의 출력을 수신하고, 중심 주파수 fc에서 감소된 랜덤 변동들을 갖는 출력을 제공하며, 해당 값을 대역 제거 필터(340)의 중심 주파수 fc로서 제공한다. 적어도 하나의 실시예에서, 중심 주파수 fc를 갖는 대역 제거 필터에 대한 필터 계수들을 동적으로 계산하기보다는, 더 낮은 샘플 레이트 필터(330)는 차이 회로(424)를 포함하며, 차이 회로(424)는 나이키스트 주파수 fs/2와 중심 주파수 fc 사이의 차이를 계산하고 차이 fs/2 - fc를, 믹서(322), 선택 가능한 저역 통과 필터(324), 및 믹서(326)를 포함하는, 대역 제거 필터(340)에 제공한다. 적어도 하나의 실시예에서, 선택 가능한 저역 통과 필터(324)는 간섭 신호를 제거할 때 넓은 제거 대역폭이 되도록 구성되거나 간섭 신호가 없는 경우 좁은 제거 대역폭으로 구성되는(예를 들면, 나이키스트 주파수 주변의 상대적으로 적은 양의 신호만을 제거하는) 선택 가능한 제거 대역폭을 갖는다. 적어도 하나의 실시예에서, 선택 가능한 저역 통과 필터(324)는 0 내지 300 kHz의 통과 대역을 갖는 좁은 제거 대역폭을 갖고 선택 신호 SEL의 제1 값에 응답하여 입력 신호를 362.75 kHz 내지 375 kHz에서 100 dB만큼 감쇠시키도록 선택적으로 구성 가능하고, 0 내지 245 kHz의 통과 대역을 갖는 넓은 제거 대역폭을 갖고 선택 신호 SEL의 제2 값에 응답하여 입력 신호를 263.35 kHz 내지 375 kHz에서 50 dB만큼 감쇠시키도록 선택적으로 구성 가능하다. 믹서(322)는 수신 신호를 fs/2 - fc만큼 회전시키는 복소 믹서(complex mixer)이다. 저역 통과 필터(324)는 저역 통과 필터(324)의 저지 대역(stop band)에 있는 간섭 신호를 감쇠시키는데, 저역 통과 필터(324)는 간섭 요인이 없는 경우 미리 결정된 주파수 주변의 상대적으로 적은 양의 신호만을 포함시키고 제거하거나 간섭 요인이 있는 경우 추정된 중심 주파수 주변의 더 많은 양의 신호를 제거할 수 있다. 믹서(326)는 저역 통과 필터(324)에 의해 출력되는 IQ 신호를 다시 기저대역(예를 들면, 낮은 중간 주파수)으로 역회전(derotate)시키고 디지털 출력 IQ 신호들(111)을 제공하는 복소 믹서이다.

제거 필터의 대역폭은 샘플 레이트와 목표 애플리케이션에 대한 지정된 IQ 마스크에 따라 달라질 수 있음에 유의한다. 적어도 하나의 실시예에서, 대역 제거 필터(340)는 선택적으로 좁거나 선택적으로 넓은 대역폭 대신에 하나의 대역폭을 갖는다. 도 3의 대역 제거 필터(340)는 선택적으로 넓거나 선택적으로 좁은 대역폭을 갖는 단 하나의 저역 통과 필터를 포함하지만, 다른 실시예들에서, 대역 제거 필터(340)는 직렬로 결합된 다수의 필터들을 포함하고 그 필터들이 간섭 요인의 폭에 적응하도록 구성하고 추가적인 믹서들이 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 추적 및 제거 필터(110)에 포함된 구조들 중 하나 이상은 프로세서에서 실행되는 소프트웨어(펌웨어를 포함함)를 사용하여 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어는, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 유형적(즉, 비일시적) 컴퓨터 판독 가능 매체에 인코딩될 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 유형적 컴퓨터 판독 가능 매체는 적어도 디스크, 테이프, 또는 다른 자기, 광학, 또는 전자 저장 매체(예를 들면, 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리)를 포함한다. 예를 들어, 도 5는 안테나에 결합된 수신기 아날로그 프런트 엔드(514)를 포함하는 라디오(502)를 예시한다. 디지털 신호 프로세서 또는 다른 처리 회로일 수 있는 프로세서(504)는 메모리(508)로부터 페치되는 명령어들을 실행하는 것에 의해 복잡한 데이터 처리, 예를 들면, 필터링 및 변조를 구현한다. 수신기 아날로그 프런트 엔드(514) 및 연관된 안테나는 공중을 통해(over the air) 전자기 신호를 수신하고 아날로그 신호를 아날로그-디지털 변환기(510)의 맞춤형 하드웨어 회로 구현에 제공하며, 아날로그-디지털 변환기(510)는 디지털 데이터를 프로세서(504)에 제공한다. 프로세서(504)는 메모리(508)로부터 페치되는 명령어들을 실행하는 것에 의해 추적 및 제거 필터(110)의 적어도 일부 기능들을 포함할 수 있는 복잡한 데이터 처리, 예를 들면, 복조, 필터링, 또는 다른 신호 처리를 구현한다.

따라서, 원하는 신호의 요구된 다이내믹 레인지를 감소시키기 위해 목표 주파수 대역에서의 큰 변조된 또는 일정한 톤 간섭 신호들을 감쇠시키기 위한 기법들을 구현한다. 도 1을 참조하면, 적어도 하나의 실시예에서, 디지털 IQ 신호들(109)의 정밀도는 디지털 IQ 신호들(113)의 정밀도보다 크거나 같다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 위에서 설명된 추적 및 제거 필터(110)의 실시예들은 디지털 출력 IQ 신호들(111)을 디지털 자동 이득 제어(112)에 공급하고, 디지털 자동 이득 제어(112)는 대역 제거된 출력 IQ 신호를 디지털 IQ 신호들(113)의 이용 가능한 비트들의 범위로 조정한다. 적어도 하나의 실시예에서, 추적 및 제거 필터(110)는 목표 주파수 대역에서의 간섭 요인의 검출 및 감소에 응답하여 디지털 IQ 신호들(109)에 비해 감소된 다이내믹 레인지를 갖는 디지털 IQ 신호들(111)을 제공한다.

본 명세서에 기재된 본 발명의 설명은 예시적인 것이며, 이하의 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. "제1", "제2", "제3" 등의 용어들은, 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 문맥상 달리 명확하지 않는 한, 청구범위에서의 상이한 항목들을 구별하기 위한 것이며, 시간, 위치 또는 품질의 임의의 순서를 달리 나타내거나 암시하지 않는다. 예를 들어, "제1 수신 신호", "제2 수신 신호"는 제1 수신 신호가 시간상 제2 수신 신호보다 먼저 발생한다는 것을 나타내거나 암시하지 않는다. 본 명세서에 개시된 실시예들의 변형들 및 수정들이, 이하의 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 본 명세서에 기재된 설명에 기초하여 이루어질 수 있다.

Claims

수신된 라디오 주파수 신호의 다이내믹 레인지를 감소시키기 위한 방법으로서,
상기 수신된 라디오 주파수 신호의 동위상 성분 및 상기 수신된 라디오 주파수 신호의 직교 성분에 대응하는 디지털 IQ 신호들을 수신하는 단계;
상기 디지털 IQ 신호들을 복조하여 순간 주파수 신호를 생성하는 단계;
상기 수신된 라디오 주파수 신호의 목표 주파수 대역에서 간섭 신호가 검출되는지에 따라 선택 가능한 필터의 중심 주파수를 선택하는 단계 - 상기 중심 주파수는 미리 결정된 주파수와 상기 순간 주파수 신호를 사용하여 결정되는 추정된 중심 주파수 중에서 선택됨 -; 및
상기 중심 주파수를 사용하여 구성되는 상기 선택 가능한 필터를 사용하여 상기 디지털 IQ 신호들을 필터링하여 출력 디지털 IQ 신호들을 생성하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 순간 주파수 신호를 저역 통과 필터링하여 상기 간섭 신호의 추정된 중심 주파수를 추정하는 데 사용되는 더 낮은 샘플 레이트의 순간 주파수 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 선택 가능한 필터의 중심 주파수를 선택하는 단계는, 상기 더 낮은 샘플 레이트의 순간 주파수 신호의 가장 높은 편차의 제1 주파수 및 상기 더 낮은 샘플 레이트의 순간 주파수 신호의 가장 낮은 주파수 편차의 제2 주파수에 기초하여 상기 선택 가능한 필터의 제거 대역을 결정하기 위해 상기 미리 결정된 주파수와 상기 추정된 중심 주파수 중에서 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
제3항에 있어서, 상기 미리 결정된 주파수는 나이키스트 주파수인, 방법.
제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 디지털 IQ 신호들의 제1 다이내믹 레인지는 상기 디지털 IQ 신호들의 제2 다이내믹 레인지보다 작은, 방법.
제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택 가능한 필터는 선택 가능한 제거 대역을 갖는 대역 제거 필터인, 방법.
제6항에 있어서, 상기 디지털 IQ 신호들의 총 전력에 대한 원하는 신호의 전력의 비율에 기초하여 상기 선택 가능한 제거 대역의 폭을 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택 가능한 필터는 선택 가능한 노치 주파수를 갖는 노치 필터인, 방법.
제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택 가능한 필터를 선택적으로 업데이트하는 단계는:
상기 디지털 IQ 신호들의 총 전력을 추정하는 단계;
상기 디지털 IQ 신호들의 상부 측파대에 중심을 둔 제1 대역 통과 필터와 상기 디지털 IQ 신호들의 하부 측파대에 중심을 둔 제2 대역 통과 필터를 사용하여 상기 디지털 IQ 신호들 중 원하는 신호의 전력을 추정하는 단계; 및
상기 디지털 IQ 신호들의 총 전력에 대한 상기 원하는 신호의 전력의 비율을 생성하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 IQ 신호들을 필터링하는 단계는:
상기 중심 주파수를 사용하여 상기 디지털 IQ 신호들을 믹싱하여 회전된 신호를 생성하는 단계;
상기 회전된 신호를 저역 통과 필터링하여 필터링된 IQ 신호를 생성하는 단계; 및
상기 필터링된 IQ 신호를 상기 중심 주파수와 믹싱하여 상기 출력 디지털 IQ 신호들을 제공하는 단계
를 포함하는, 방법.
수신기로서,
수신된 라디오 주파수 신호의 동위상 성분 및 상기 수신된 라디오 주파수 신호의 직교 성분에 대응하는 디지털 IQ 신호들을 제공하도록 구성된 수신기 신호 경로;
상기 디지털 IQ 신호들에 기초하여 순간 주파수 신호를 제공하도록 구성된 복조기;
상기 디지털 IQ 신호들 및 중심 주파수에 기초하여 출력 디지털 IQ 신호들을 제공하도록 구성된 선택 가능한 필터; 및
상기 수신된 라디오 주파수 신호의 목표 주파수 대역에서 간섭 신호가 검출되는지에 따라 상기 선택 가능한 필터의 상기 중심 주파수를 선택하도록 구성된 선택 회로 - 상기 중심 주파수는 미리 결정된 주파수와 상기 순간 주파수 신호를 사용하여 결정되는 추정된 중심 주파수 중에서 선택됨 -
를 포함하는, 수신기.
제11항에 있어서, 상기 출력 디지털 IQ 신호들의 제1 다이내믹 레인지는 상기 디지털 IQ 신호들의 제2 다이내믹 레인지보다 작은, 수신기.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 선택 가능한 필터는 노치 필터인, 수신기.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 선택 가능한 필터는
상기 디지털 IQ 신호들 및 상기 중심 주파수에 기초하여 회전된 디지털 IQ 신호들을 제공하도록 구성된 제1 믹서;
상기 회전된 디지털 IQ 신호들에 기초하여 필터링된 IQ 신호들을 제공하도록 구성된 저역 통과 필터; 및
상기 회전된 디지털 IQ 신호들 및 상기 중심 주파수에 기초하여 상기 출력 디지털 IQ 신호들을 제공하도록 구성된 제2 믹서
를 포함하는 선택 가능한 대역 제거 필터인, 수신기.
제14항에 있어서, 상기 저역 통과 필터의 대역폭은 선택 가능한, 수신기.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 간섭 신호는 상기 중심 주파수에서의 일정한 톤인, 수신기.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 간섭 신호는 상기 중심 주파수를 갖는 주파수 변조된 신호인, 수신기.
유형적 머신 판독 가능 매체에 인코딩된 프로그램 제품으로서, 상기 프로그램 제품은
수신된 라디오 주파수 신호의 동위상 성분 및 상기 수신된 라디오 주파수 신호의 직교 성분에 대응하는 디지털 IQ 신호들을 수신하고;
상기 디지털 IQ 신호들을 복조하여 순간 주파수 신호를 생성하며;
상기 수신된 라디오 주파수 신호의 목표 주파수 대역에서 간섭 신호가 검출되는지에 따라 선택 가능한 필터의 중심 주파수를 선택하고 - 상기 중심 주파수는 미리 결정된 주파수와 상기 순간 주파수 신호를 사용하여 결정되는 추정된 중심 주파수 중에서 선택됨 -;
상기 선택 가능한 필터를 사용하여 상기 디지털 IQ 신호들을 필터링하여 출력 디지털 신호를 생성하기 위해
프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 포함하는, 프로그램 제품.
제18항에 있어서, 상기 디지털 IQ 신호들의 총 전력에 대한 변조된 신호의 전력의 비율에 기초하여 상기 선택 가능한 필터의 선택 가능한 통과 대역의 폭을 업데이트하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 추가적인 명령어들을 더 포함하는, 프로그램 제품.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 중심 주파수는 상기 순간 주파수 신호의 가장 높은 편차의 제1 주파수와 상기 순간 주파수 신호의 가장 낮은 주파수 편차의 제2 주파수에 기초하여 선택되는, 프로그램 제품.